Tarihi Miralay Şerif Bey Konağının Malzeme Özelliklerine Bağlı Dinamik Davranışlarının Karşılaştırılması

Year 2023, Volume: 39 Issue: 3, 485 - 496, 31.12.2023

Muslum Kilinc Erdal Vural Nurullah Topkaraoğlu

Abstract

Tarihi ve kültürel miras açısından toplumlar için önemli olan yapıların gelecek kuşaklara kullanılabilir bir şekilde aktarılması amacıyla günümüz teknolojisinde kullanılan gelişmiş sensörler ile yapıya zarar vermeden frekans ve mod gibi yapının dinamik davranışları belirlenebilmektedir. Bu veriler yapının geometrisi ve malzeme özelliğiyle birleştirilip doğru sayısal modeller oluşturularak yapılarda hasar tespiti yapılabilir sonrasında ise gerekli tedbirler alınarak yapının servis ömrü uzatılabilir. Bu çalışmada, Yozgat’ta 1890’larda inşa edilen Miralay Şerif Bey konağının sonlu elemanlar metodu ile sayısal olarak modellenmesinden sonra dinamik analizi yapılmıştır. Öncelikle yapının boyutları ile birlikte geometrisi belirlenmiş ve malzeme özelliklerinin gerçekçi tahmini ile yapının sayısal modeli oluşturulmuştur. Malzeme tahminleri her kat için diğer katlardan bağımsız bir şekilde izotropik ve anizotropik malzeme olarak yapılmıştır. Tanımlanan modellerin dinamik analizinin tamamlanmasının ardından yapı dinamik parametrelerinden mod şekilleri ve frekans değerleri hesaplanarak gerekli karşılaştırmalar yapılmıştır. Dolayısıyla farklı malzeme özellikleri ile oluşturulan sayısal modellemelerde yapıların dinamik davranış performansının olumsuz etkilenebileceği gözlemlenmiştir.

Keywords

Tarihi yapılar, Sonlu elemanlar yöntemi, Sayısal modelleme, Dinamik analiz

Thanks

Yazarlar tarihi yapının projeleri ve sanat tarihi raporunun temininde göstermiş oldukları destekten dolayı Sanayi ve Teknoloji Bakanlığına bağlı Orta Anadolu Kalkınma Ajansına içten teşekkürlerini iletmektedir.

Comparison of Dynamic Behaviors of Historical Miralay Şerif Bey Mansion Based on Material Properties

Abstract

For the purpose of passing on the structures that are important for societies in terms of historical and cultural heritage to future generations in a healthy condition, dynamic behaviors of structures such as frequency and mode can be determined with advanced sensors used in today's technology without damaging the structure. By combining these data with geometry and material properties of structures and creating accurate numerical models, structural damages can be determined, and then service life of structures can be extended by taking necessary precautions. In this study, dynamic analysis of the Miralay Şerif Bey mansion, which was built in Yozgat in 1890s, was made by numerical modeling with finite element method. First, geometry of the structure along with its dimensions was determined and a numerical model was created with a realistic estimation of material properties. Material estimates were made for each floor as isotropic and anisotropic materials regardless of the other floors. After completing dynamic analysis of defined models, mode shapes and frequency values were calculated from the dynamic parameters of the structure and necessary comparisons were made. Finally, it has been observed that dynamic performance of structures may be adversely affected in numerical models created with different material properties.

Keywords

Historical structures, Finite element method, Numerical modeling, Dynamic analysis

References

• [1] P. B. Lourenco, “Computational strategies for masonry structures,” Delft University of Technology, 1996.
• [2] Y. Liu, Finite Element Method. CEA Research Laboratory Mechanical Engineering Department University Of Cincinnati, USA, 1997.
• [3] B. Ş. Şeker, F. Çakır, A. Doğangün, and A. Durmuş, “Sonlu Elemanlar Yöntemiyle Tarihi Erzurum Lala Paşa Cami’nin Yapısal Davranışının İncelenmesi,” Pamukkale University Journal of Engineering Sciences, vol. 21, no. 3, pp. 82–87, 2015, doi: 10.5505/PAJES.2014.57441.
• [4] F. Lorenzoni, F. Casarin, M. Caldon, K. Islami, and C. Modena, “Uncertainty quantification in structural health monitoring: Applications on cultural heritage buildings,” Mech Syst Signal Process, vol. 66–67, pp. 268–281, Jan. 2016, doi: 10.1016/J.YMSSP.2015.04.032.
• [5] İ. Çalık, İ. Yük Müh, V. Trabzon Bölge Müdürlüğü Alemdar Bayraktar, K. İnşaat Mühendisliği Bölümü, and Y. Doç Temel Türker, “Yığma ve Betonarme Kubbeli Tarihi Camilerin Deneysel Dinamik Davranışlarının Karşılaştırılması,” Vakıflar Genel Müdürlüğü Yayınları, no. 8, p. 20, 2015.
• [6] S. Russo, “On the monitoring of historic Anime Sante church damaged by earthquake in L’Aquila,” Struct Control Health Monit, vol. 20, no. 9, pp. 1226–1239, Sep. 2013, doi: 10.1002/STC.1531.
• [7] A. Bayraktar, A. C. Altunışık, T. Türker, and B. Sevim, “Tarihi Yığma Köprülerin Sonlu Eleman Modellerinin Operasyonal Modal Analiz Yöntemiyle İyileştirilmesi,” Ankara: Tarihi Eserlerin Güçlendirilmesi ve Geleceğe Güvenle Devredilmesi Sempozyumu 1, Sep. 2007, pp. 429–440.
• [8] O. Onat and E. Sayın, “Tarihi Tağar Köprüsünün Doğrusal Olmayan Sismik Analizi,” in 5. Tarihi Eserlerin Güçlendirilmesi ve Geleceğe Güvenle Devredilmesi Sempozyumu, G. Balint, B. Antala, C. Carty, J.-M. A. Mabieme, I. B. Amar, and A. Kaplanova, Eds., Erzurum, 2015, pp. 301–312. doi: 10.2/JQUERY.MIN.JS.
• [9] G. S. Özkaya, İ. Kazaz, and D. Okuyucu, “Kemerli Yığma Köprünün Sismik Davranışının Sonlu Eleman Yöntemiyle İncelenmesi,” in 5. Tarihi Eserlerin Güçlendirilmesi ve Geleceğe Güvenle Devredilmesi Sempozyumu, Erzurum, Oct. 2015, pp. 43–57.
• [10] B. Çoruhlu, T. Türker, Y. Yanik, and A. Bayraktar, “Tarihi Taş Kemer Köprülerin Modal Davranışlarının Köprü Boyutlarına Bağlı Olarak Tahmin Edilmesi,” in Uluslararası Katılımlı 6. Tarihi Yapıların Korunması ve Güçlendirilmesi Sempozyumu , 2017, pp. 381–389.
• [11] Y. Ghanaat, R. W. Clough, and B. B. Redpath, “Experimental Study of Dam-Water-Foundation Interaction,” in Proceedings of the 10th World Conference on Earthquake Engineering, Madrid, 1992, pp. 1573–1578.
• [12] Ö. Mutlu and A. Şahin, “Investigating The Effect Of Modeling Approaches On Earthquake Behavior Of Historical Masonry Minarets-Bursa Grand Mosque Case Study ,” Sigma J Eng & Nat Sci 7, vol. 7, no. 2, pp. 123–136, 2016.
• [13] M. Turek, C. Ventura, and P. Placencia, “Dynamic Characteristics of a 17 th Century Church in Quito, Ecuador,” in Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, 2002.
• [14] A. Koçak and T. Köksal, “An example for determining the cause of damage in historical buildings: Little hagia sophia (Church of St. Sergius and Bacchus) – Istanbul, Turkey,” Engineering-Failure-Analysis, vol. 17, no. 4, pp. 926–937, Jun. 2010.
• [15] Ö. Dabanlı, F. Çılı, and Y. Kahya, “Nur-u Osmaniye Camii’nin Dinamik Parametrelerinin Belirlenmesi,” Restorasyon Yıllığı Dergisi, no. 10, pp. 46–57, 2015.
• [16] B. Sayın, “Tarihi yığma yapıların malzeme özelliklerinin belirlenmesi ve uygulama önerileri,” Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, vol. 7, no. 3, pp. 387–398, 2016.
• [17] E. Diz-Mellado et al., “Non-destructive testing and Finite Element Method integrated procedure for heritage diagnosis: The Seville Cathedral case study,” Journal of Building Engineering, vol. 37, p. 102134, May 2021, doi: 10.1016/J.JOBE.2020.102134.
• [18] L. Guerriero, M. Guadagnuolo, I. Titomanlio, and G. Faella, “An integrated approach for the conservation of archaeological buildings: The ‘Re Barbaro’ Palace in Sardinia,” Digital Applications in Archaeology and Cultural Heritage, vol. 27, p. e00244, Dec. 2022, doi: 10.1016/J.DAACH.2022.E00244.
• [19] T. Çaylar, “Yozgat Miralay Konağı Sanat Tarihi Raporu,” Kayseri, 2015.